Φυσικοί στο CERN κατασκεύασαν ένα δοχείο βάρους περίπου ενός τόνου για να μεταφέρουν μόνο 92 υποατομικά σωματίδια αντιύλης χωρίς αυτά να εξαϋλωθούν

Η αντιύλη συνίσταται από τα λεγόμενα αντισωματίδια, τα οποία έχουν ίδια μάζα με τα κανονικά σωματίδια αλλά έχουν αντίθετα ηλεκτρικά φορτία και μαγνητικές ιδιότητες. Για κάθε σωματίδιο της ύλης, υπάρχει το αντίστοιχο αντισωματίδιο:
● το αντισωματίδιο του ηλεκτρονίου (αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο) είναι το ποζιτρόνιο (έχει θετικό φορτίο),
● το αντισωματίδιο του πρωτονίου (θετικό φορτίο) είναι το αντιπρωτόνιο (έχει αρνητικό φορτίο) και
● το αντισωματίδιο του νετρονίου (ηλεκτρικά ουδέτερο) το αντινετρόνιο παραμένει ουδέτερο, αλλά αποτελείται από αντι-κουάρκ αντί για τα κανονικά κουάρκ.
Ένα αντιπρωτόνιο με ένα ποζιτρόνιο, μπορεί να σχηματίσει ένα άτομο αντι-υδρογόνου, το οποίο επιστήμονες μπορούν να δημιουργήσουν και να μελετήσουν σε εργαστήρια όπως το CERN, όπου έχουν δημιουργηθεί επίσης πυρήνες αντιδευτερίου, αντιηλίου-3 και αντιηλίου-4).

Οι φυσικοί πραγματοποίησαν ένα εντυπωσιακό επίτευγμα: φόρτωσαν σε ένα φορτηγό αντιύλη και την πήγαν βόλτα. Είναι η πρώτη φορά που οι επιστήμονες καταφέρνουν να μεταφέρουν αντιύλη έξω από το εργαστήριο, κάτι που θα μπορούσε να βοηθήσει στην έναρξη μιας νέας εποχής ανακαλύψεων σχετικά με την αντιύλη.

Η αντιύλη προκύπτει με φυσικό τρόπο από κάποια ραδιενεργά στοιχεία ή στις πυρηνικές αντιδράσεις κοσμικών φαινομένων στο εσωτερικό των άστρων, στις εκρήξεις σουπερνόβα ή από τις συγκρούσεις κοσμικών ακτίνων. Μπορεί επίσης να παραχθεί σε εξειδικευμένες εγκαταστάσεις όπως το Εργοστάσιο Αντιύλης στο CERN. Όταν η ύλη και η αντιύλη έρθουν σε «επαφή», εξαϋλώνονται απελευθερώνοντας τεράστια ποσά ενέργειας, με τη μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας αλλά και νέων, βραχύβιων υποατομικών σωματιδίων. (Σ’ αυτό φαινόμενο βασίζονται κάποιες σημαντικές διαγνωστικές εξετάσεις που γίνονται στα νοσοκομεία. Για παράδειγμα, στην εξέταση PET scan – Τομογραφία Εκπομπής Ποζιτρονίων – στα νοσοκομεία χρησιμοποιούνται ραδιενεργά ισότοπα που εκπέμπουν ποζιτρόνια (αντιηλεκτρόνια) μέσα στο σώμα για να εντοπίσει την συγκέντρωση των καρκινικών κυττάρων.)

Το φαινόμενο της εξαύλωσης καθιστά την αντιύλη απίστευτα σπάνια και εξαιρετικά δύσκολη στη μελέτη της. Έτσι, για να διερευνήσουν πραγματικά την αντιύλη που δημιουργούν, οι ερευνητές πρέπει να την παγιδεύσουν, αλλά οι επιταχυντές σωματιδίων στο CERN δημιουργούν «μαγνητικό θόρυβο» που διαταράσσει τυχόν μετρήσεις της αντιύλης. Γι αυτό θέλουν να την μεταφέρουν σε άλλα εργαστήρια. Αλλά πρώτα έπρεπε να βρουν πώς θα το κάνουν.

Σύμφωνα με τους ερευνητές: «Στην αρχή θέλαμε να κατασκευάσουμε κάτι που να χωράει στο πορτμπαγκάζ ενός αυτοκινήτου. Όταν όμως αρχίζεις να εξετάζεις τις λεπτομέρειες για το τι ακριβώς χρειάζεται ώστε να φτιαχτεί αυτή η παγίδα, ο εξοπλισμός γίνεται όλο και μεγαλύτερος». Στο εσωτερικό της κρυογονικής παγίδας των αντιπρωτονίων πρέπει να επικρατεί υπερυψηλό κενό, θερμοκρασία κοντά στο απόλυτο μηδέν, καθώς και ένα μαγνητικό πεδίο που αναγκάζει τα χαμηλής ενέργειας αντισωματίδια να κινούνται σε κυκλικές τροχιές. Η τελική συσκευή που σχεδίασαν – ουσιαστικά ένα τεράστιο κουτί – κατέληξε να ζυγίζει περίπου έναν τόνο και χρειάστηκε γερανός για την ανύψωσή της. Ωστόσο, κατάφεραν να διατηρήσουν τις διαστάσεις της τέτοιες ώστε να χωράει να περάσει μέσα από μια κανονική πόρτα. Μεταφέροντας την αντιύλη σε άλλα εργαστήρια, μακριά από τον μαγνητικό θόρυβο των επιταχυντών, οι μετρήσεις μπορούν πλέον να γίνουν με εκατοντάδες φορές μεγαλύτερη ακρίβεια.

Έτσι, πριν από λίγες ημέρες οι φυσικοί των πειραμάτων BASE^(*) και PUMA^(**), έβαλαν στην παγίδα 92 αντιπρωτόνια, τα φόρτωσαν σε ένα φορτηγό και τα πήγαν βόλτα περίπου μιάμιση ώρα γύρω από την πανεπιστημιούπολη του CERN. Η ομάδα παρακολουθούσε τα αντιπρωτόνια καθ’ όλη τη διάρκεια της βόλτας και διαπίστωσε όταν επέστρεψαν στο εργαστήριο πως όλα παρέμειναν σώσ και αβλαβή. Τελικά, ελπίζουν πως κάποια μέρα τα αντιπρωτόνια θα μεταφερθούν μετά από οκτάωρο ταξίδι από το CERN στο Πανεπιστήμιο Heinrich Heine του Ντίσελντορφ για περαιτέρω μελέτη.

Η μελέτη των σωματιδίων αντιύλης θα βοηθήσει τους φυσικούς να λύσουν μεταξύ άλλων, και ένα αναπάντητο μυστήριο: γιατί η κανονική ύλη επιβίωσε μετά την Μεγάλη Έκρηξη αντί να αλληλοεξολοθρευτεί πλήρως με την αντιύλη.

(*) μελετά τις μαγνητικές ιδιότητες των αντιπρωτονίων με ασύλληπτη ακρίβεια
(**) στόχος του είναι να μεταφέρει την αντιπρωτόνια στον επιταχυντή ISOLDE για να συγκρουστούν με σπάνια ραδιενεργά ισότοπα

διαβάστε περισσότερες λεπτομέρειες ΕΔΩ: https://home.cern/news/press-release/experiments/base-experiment-cern-succeeds-transporting-antimatter και ΕΔΩ: https://www.scientificamerican.com/article/physicists-just-took-a-road-trip-with-a-load-of-antimatter-heres-how-it-went/

Κατηγορίες:ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

Ετικέτες: CERN, ΑΝΤΙΥΛΗ, PHYSICS